JP4237030B2

JP4237030B2 - Bonded body of beryllium aluminum alloy and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP4237030B2
Application number: JP2003374803A
Authority: JP
Inventors: 孝治岩立
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: JP2005138122A

Description

この発明は、ベリリウムアルミニウム合金材同士を接合したベリリウムアルミニウム合金の接合体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a bonded body of beryllium aluminum alloy in which beryllium aluminum alloy materials are bonded to each other and a manufacturing method thereof.

ベリリウムアルミニウム合金は、衛星部品や航空宇宙部品などの用途において軽量で高剛性、低膨張特性を持つ材料として注目を浴びている。この材料を用いて、フランジやリブを持つような複雑な形状を持つ部材を製作する場合には、従来、切削加工による方法や接合による方法がとられてきた。 Beryllium aluminum alloy is attracting attention as a material that is lightweight, highly rigid, and has low expansion characteristics in applications such as satellite parts and aerospace parts. In the case of producing a member having a complicated shape having a flange or a rib using this material, conventionally, a cutting method or a joining method has been employed.

しかしながら、切削加工による場合には、切削屑の排出により材料の無駄が多くなり、ベリリウムアルミニウム合金が高価であるので、必然的にコスト高を招く、という課題を有している。 However, in the case of cutting, there is a problem that the waste of material increases due to discharge of cutting waste, and the beryllium aluminum alloy is expensive, which inevitably increases the cost.

そこで、従来では、フランジやリブをベリリウムアルミニウム合金を用いて部品として形成し、その後これらの部品をベリリウムアルミニウム合金からなる本体に接合する、という接合による方法が多く採用されている。 Therefore, conventionally, a joining method in which a flange or a rib is formed as a part using a beryllium aluminum alloy and then these parts are joined to a main body made of beryllium aluminum alloy is often employed.

このときの接合方法は、例えば、ディップろう付けや真空ろう付けが用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、引っ張り強度が必要な用途には、電子ビーム溶接法が用いられている。
米国特許第６５４３６７８号明細書 As a joining method at this time, for example, dip brazing or vacuum brazing is used (for example, see Patent Document 1). For applications that require tensile strength, an electron beam welding method is used.
US Pat. No. 6,543,678

しかしながら、ベリリウムアルミニウム合金材同士の接合において、従来の接合方法の内、ディップろう付けや真空ろう付けは、その接合部の接合強度（引張強度）が１２３ＭＰａ程度で、ベリリウムアルミニウム合金母材の破断強度（例えば、３００ＭＰａ）に比較して低いので、高い信頼性を要求される接合体へ適用できない、という課題を有している。 However, in the joining of beryllium aluminum alloy materials, among the conventional joining methods, dip brazing and vacuum brazing have a joining strength (tensile strength) of about 123 MPa, and the breaking strength of the beryllium aluminum alloy base material. (E.g., 300 MPa), it has a problem that it cannot be applied to a joined body that requires high reliability.

また、電子ビーム溶接法は、ある程度の接合強度が得られる（例えば、引張強度：２８５ＭＰａ）ものの、大面積の面接合が難しく、接合後にさらに接合部分を跨ぐ加工をするような用途には適用できないばかりでなく、接合コストが高い、という課題を有している。 In addition, although the electron beam welding method can provide a certain degree of bonding strength (for example, tensile strength: 285 MPa), it is difficult to perform large-area surface bonding, and cannot be applied to applications in which processing is performed across the bonded portion after bonding. In addition, there is a problem that the joining cost is high.

そこで、発明者等は、前記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ベリリウムアルミニウム合金材同士の接合材としてＭｇを含有するＡｌ合金を使用した拡散接合により極めて優れた接合強度と接合信頼性を有することの知見を得た。 Accordingly, as a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the inventors have achieved extremely superior bonding strength and bonding reliability by diffusion bonding using an Al alloy containing Mg as a bonding material between beryllium aluminum alloy materials. The knowledge that it has sex was obtained.

この発明は、前記知見に基づいており、ベリリウムアルミニウム合金材同士の面接合が可能であると共に、得られる接合部分の強度と信頼性が高く、かつコスト的にも有利なベリリウムアルミニウム合金の接合体およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention is based on the above knowledge, and can be bonded to each other between beryllium aluminum alloy materials, and the obtained bonded portion has a high strength and reliability and is advantageous in cost. And it aims at providing the manufacturing method.

前記した目的を達成するために、請求項１のベリリウムアルミニウム合金の接合体は、一のベリリウムアルミニウム合金材と他のベリリウムアルミニウム合金材とが、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理により接合されていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a bonded structure of beryllium aluminum alloy according to claim 1 is characterized in that one beryllium aluminum alloy material and another beryllium aluminum alloy material are Al—Si—Mg alloy, Al—Mg alloy. Alternatively, it is characterized by being joined by hot pressing or HIP treatment under the insertion of an insert material made of a clad material of these alloys with Al as a core material.

この構成では、インサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理する場合、一のベリリウムアルミニウム合金材と他のベリリウムアルミニウム合金材の接合面は、一般に強固な酸化膜で覆われているが、Ｍｇを含有するＡｌ合金からなるインサート材を接合促進材として使用することにより、表面の酸化物層が還元され接合界面の金属―金属接合が実現する、あるいは、界面に薄い複合反応層を生ずるなどのメカニズムにより、Ｂｅ−ＡｌおよびＡｌ−Ａｌ層間が強固に面接合される。 In this configuration, when hot pressing or HIP processing is performed under the insertion of an insert material, the joint surface between one beryllium aluminum alloy material and another beryllium aluminum alloy material is generally covered with a strong oxide film, but Mg By using an insert material made of an Al alloy containing copper as a bonding promoter, the surface oxide layer is reduced to realize metal-metal bonding at the bonding interface, or a thin composite reaction layer is formed at the interface, etc. Due to the mechanism, the Be—Al and Al—Al layers are firmly surface-bonded.

また、請求項２のベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法は、一のベリリウムアルミニウム合金材と他のベリリウムアルミニウム合金材とをホットプレスまたはＨＩＰ処理により接合するに際し、前記両ベリリウムアルミニウム合金材間に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材を介挿させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a bonded body of beryllium aluminum alloy, wherein one beryllium aluminum alloy material and another beryllium aluminum alloy material are bonded by hot pressing or HIP treatment. Further, an insert material made of an Al—Si—Mg alloy, an Al—Mg alloy, or a clad material of these alloys having Al as a core material is interposed.

この構成では、インサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理すると、一のベリリウムアルミニウム合金材と他のベリリウムアルミニウム合金材との接合面は、一般に強固な酸化膜で覆われているが、Ｍｇを含有するＡｌ合金からなるインサート材を接合促進材として使用することにより、表面の酸化物層が還元され接合界面の金属―金属接合が実現する、あるいは、界面に薄い複合反応層を生ずるなどのメカニズムにより、Ｂｅ−ＡｌおよびＡｌ−Ａｌ層間に拡散接合が生じ、この拡散接合に起因して両ベリリウムアルミニウム合金材は強固に面接合される。 In this configuration, when hot pressing or HIP processing is performed under the insertion of an insert material, the joint surface between one beryllium aluminum alloy material and another beryllium aluminum alloy material is generally covered with a strong oxide film. By using an insert material made of an Al alloy containing copper as a bonding promoter, the surface oxide layer is reduced to realize metal-metal bonding at the bonding interface, or a thin composite reaction layer is formed at the interface, etc. Due to the mechanism, diffusion bonding occurs between the Be—Al and Al—Al layers, and both beryllium aluminum alloy materials are firmly surface-bonded due to this diffusion bonding.

また、請求項３のベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法は、請求項２に記載のベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法であって、
前記ホットプレスまたはＨＩＰ処理は、５００℃から前記インサート材の融点以下の固相接合温度域で行うことを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the joined body of beryllium aluminum alloy of Claim 3 is a manufacturing method of the joined body of beryllium aluminum alloy of Claim 2,
The hot pressing or HIP treatment is performed in a solid phase bonding temperature range from 500 ° C. to the melting point of the insert material.

この構成では、ホットプレスまたはＨＩＰ処理を、５００℃からインサート材の融点以下の固相接合温度域で行うようにしたので、インサート材は溶融することなく固相状態を維持することができ、これにより溶融状態に比べて接合時の両ベリリウムアルミニウム合金材の相互位置を位置ずれの少ない状態で精確に維持することができる。 In this configuration, since the hot pressing or HIP treatment is performed in a solid phase bonding temperature range from 500 ° C. to the melting point of the insert material, the insert material can be maintained in a solid state without melting. As a result, it is possible to accurately maintain the mutual position of both beryllium aluminum alloy materials at the time of joining in a state with little positional deviation as compared with the molten state.

また、固相接合温度域では、インサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理すると、接合材が溶融しないため、接合材質が大きく変質せず、溶融した接合材が冷却凝固する際の粗大晶物や凝固の際の接合層のクラックやポロシティーなどの危険性が無くなり、接合状態が安定する。 Also, in the solid phase bonding temperature range, when the hot press or HIP treatment is performed under the insertion of the insert material, the bonding material does not melt, so the bonding material does not change greatly, and the coarse crystal when the molten bonding material cools and solidifies. There is no danger of cracks or porosity in the bonding layer during solidification or solidification, and the bonding state is stabilized.

以上説明したように、請求項１の発明によれば、ベリリウムアルミニウム合金材同士を、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理することにより接合するようにしたので、接合部分が高接合強度の面接合となり、接合部分の信頼性が高く、かつ材料の無駄が生じないのでコスト的にも有利なベリリウムアルミニウム合金の接合体を提供することができる。 As described above, according to the invention of claim 1, beryllium aluminum alloy materials are made of an Al—Si—Mg alloy, an Al—Mg alloy, or a clad material of these alloys having Al as a core material. Because it is joined by hot pressing or HIP treatment under the insertion of the insert material, the joining part becomes a surface joining with high joining strength, the joining part is highly reliable, and no waste of material occurs, so the cost In addition, it is possible to provide a bonded body of beryllium aluminum alloy that is also advantageous.

また、請求項２の発明によれば、ベリリウムアルミニウム合金材同士を、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理することにより接合するようにしたので、接合部分が高接合強度の面接合となり、接合部分の信頼性が高く、かつ材料の無駄が生じないのでコスト的にも有利なベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法を提供することができる。 According to the invention of claim 2, beryllium aluminum alloy materials are interleaved with an insert material comprising an Al—Si—Mg alloy, an Al—Mg alloy, or a clad of these alloys having Al as a core material. Since it is joined by hot pressing or HIP processing under insertion, the joining part becomes a surface joining with high joining strength, the joining part is highly reliable, and no waste of material occurs, which is advantageous in terms of cost. It is possible to provide a method for manufacturing a bonded body of a beryllium aluminum alloy.

また、請求項３の発明によれば、ホットプレスまたはＨＩＰ処理を、５００℃からインサート材の融点以下の固相接合温度域で行うようにしたので、請求項２の発明の効果に加えて、両ベリリウムアルミニウム合金材の相互位置を位置ずれのない状態で維持することができること、および拡散接合の効率の良い進行が得られることとが相俟って、所望の接合体を効率よく製造することができる。 In addition, according to the invention of claim 3, since the hot pressing or HIP treatment is performed in a solid phase bonding temperature range from 500 ° C. to the melting point of the insert material, in addition to the effect of the invention of claim 2, Combined with the fact that the mutual position of both beryllium aluminum alloy materials can be maintained without misalignment, and the efficient progress of diffusion bonding can be obtained, so that a desired joined body can be produced efficiently. Can do.

以下、本発明を、実施の形態に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described based on embodiments.

図１は、ベリリウムアルミニウム合金の接合体１を示す。この接合体１は、一のベリリウムアルミニウム合金材２と他のベリリウムアルミニウム合金材３とが、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材４の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理により接合されている。 FIG. 1 shows a bonded body 1 of beryllium aluminum alloy. This bonded body 1 is composed of one beryllium aluminum alloy material 2 and another beryllium aluminum alloy material 3 made of an Al—Si—Mg alloy, an Al—Mg alloy, or a clad of these alloys having Al as a core material. Joined by hot pressing or HIP processing under the insertion of the insert material 4 made of

一の合金材２は、中央に円形凹部２ａが形成されていると共に、その凹部２ａの底部２ｂに厚み方向に接合孔２ｃが穿設されており、かつ凹部２ａの内周壁に沿って環状段部２ｄが形成されている四角形の外周形状を有する厚みのあるフランジ部品として構成されている。 The one alloy material 2 has a circular recess 2a formed at the center, a joint hole 2c is formed in the thickness direction at the bottom 2b of the recess 2a, and an annular step along the inner peripheral wall of the recess 2a. It is configured as a thick flange part having a quadrangular outer peripheral shape in which the portion 2d is formed.

また、他の合金材３は、貫通孔３ａが中央部分に長さ方向に沿って穿設されている、一の合金材２の接合孔２ｃの孔径よりも幾分小径の外径の円周形状を有するパイプ部品として構成されている。 Further, the other alloy material 3 has a through-hole 3a drilled in the central portion along the length direction, and has a circumference with an outer diameter somewhat smaller than the diameter of the joint hole 2c of one alloy material 2. It is configured as a pipe part having a shape.

一の合金材２および他の合金材３の合金組成は、Ｂｅが１５〜９０ｗｔ％含有するものが好適である。因みに、ベリリウムアルミニウム合金の内、Ｂｅが１５ｗｔ％未満のものは、弾性率や軽さの点で一般のアルミニウム合金との特性差が少なく、高価なベリリウムを添加する意味が無くなり、一方、９０ｗｔ％を越えるものは、金属ベリリウムと等価な特性となり、製造特性も金属ベリリウムと同様となり、ひいてはアルミニウムを添加し、靱性や製造性を改善したベリリウムアルミニウム合金の優位性が無くなる。 The alloy composition of one alloy material 2 and the other alloy material 3 is preferably one containing 15 to 90 wt% Be. Incidentally, among the beryllium aluminum alloys, those whose Be is less than 15 wt% have little difference in characteristics from general aluminum alloys in terms of elastic modulus and lightness, and there is no point in adding expensive beryllium, while 90 wt% If it exceeds 1, the properties are equivalent to those of metal beryllium, and the manufacturing properties are the same as those of metal beryllium. As a result, the superiority of beryllium aluminum alloys with improved toughness and manufacturability by adding aluminum is lost.

また、インサート材４は、以下に述べるようなＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金またはＡｌ−Ｍｇ系合金が好適であり、特にＭｇを３ｗｔ％以下に含むものが有利に適合する。因みに、Ｍｇが３ｗｔ％を越えて含むものは接合性が悪化する。 The insert material 4 is preferably an Al—Si—Mg based alloy or an Al—Mg based alloy as described below, and particularly preferably contains 3 wt% or less of Mg. Incidentally, if Mg contains more than 3 wt%, the bondability deteriorates.

Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金としては、ＢＡ４００３，ＢＡ４００４，ＢＡ４００５，ＢＡ４Ｎ０４等のＪＩＳで定められたアルミニウム合金ロウ材、ＢＡ３ＰＣ，ＢＡ４ＰＣ，ＢＡ７ＰＣ，ＢＡ８ＰＣ，ＢＡ９ＰＣ，ＢＡ１０ＰＣ，ＢＡ１７ＰＣ，ＢＡ１８ＰＣ等のＪＩＳで定められたブレージングシート、またはこれらブレージングシートの心材をＪＩＳ１０５０，１１００等純Ａｌで置き換えたクラッド材が好適である。 The Al-Si-Mg alloy is determined by JIS such as BA4003, BA4004, BA4005, BA4N04 and other JIS aluminum alloy brazing materials, BA3PC, BA4PC, BA7PC, BA8PC, BA9PC, BA10PC, BA17PC, BA18PC, etc. A brazing sheet or a clad material obtained by replacing the core material of these brazing sheets with pure Al such as JIS 1050 or 1100 is preferable.

また、Ａｌ−Ｍｇ系合金としては、ＪＩＳ５００５，５０５２等が好適である。 Moreover, JIS5005,5052 etc. are suitable as an Al-Mg type alloy.

また、かかるインサート材４は、必ずしもＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ系合金の無垢材料である必要はなく、Ａｌを心材とするこれら合金のクラッド材であっても良い。なお、かかるクラッド材において心材をＡｌとしたのは、このＡｌが応力緩和層として有効に機能するからである。 Further, the insert material 4 does not necessarily need to be a solid material of Al—Si—Mg type or Al—Mg type alloy, and may be a clad material of these alloys having Al as a core material. The reason why the core material is Al in such a clad material is that this Al functions effectively as a stress relaxation layer.

さらに、このようなインサート材４の厚みは、０．０１〜５．０ｍｍ程度とするのが好ましい。因みに、インサート材４の厚みが０．０１ｍｍに満たないと接合材としてのボリュームが不足し、これに起因して十分な接合信頼性を得ることができず、一方その厚みが５．０ｍｍを超えるとその効果が飽和に達すると共に、接合部の母材に占める割合が多くなり、母材と接合材の特性差が無視できなくなり、これに起因して部品設計が複雑になる。 Further, the thickness of the insert material 4 is preferably about 0.01 to 5.0 mm. Incidentally, if the thickness of the insert material 4 is less than 0.01 mm, the volume as the bonding material is insufficient, and due to this, sufficient bonding reliability cannot be obtained, while the thickness exceeds 5.0 mm. As the effect reaches saturation, the proportion of the joint portion in the base material increases, and the difference in characteristics between the base material and the joint material cannot be ignored, resulting in complicated component design.

このように、一の合金材２と他の合金材３とをホットプレスまたはＨＩＰ処理により接合するに際し、両合金材２、３間にインサート材４を介挿させる。 Thus, when joining one alloy material 2 and the other alloy material 3 by hot press or HIP processing, the insert material 4 is inserted between the alloy materials 2 and 3.

このとき好ましくは、ホットプレスまたはＨＩＰ処理は、５００℃からインサート材４の融点以下の固相接合温度域で行う。具体的には、ホットプレスまたはＨＩＰ処理は、接合温度を５００〜６４０℃に設定すると共に、圧力を５〜３００ＭＰａに設定して行う。 At this time, preferably, the hot pressing or the HIP treatment is performed in a solid-phase bonding temperature range from 500 ° C. to the melting point of the insert material 4. Specifically, hot pressing or HIP treatment is performed by setting the bonding temperature to 500 to 640 ° C. and the pressure to 5 to 300 MPa.

因みに、接合温度を５００℃未満に設定したときは接合不良となり、他方、６４０℃を越えて設定したときは母材となる一および他の合金材２および３の融点（例えば、６４４℃）に近くなり、ひいては母材の軟化に起因して変形し易くなり、または溶融する危険性がある。さらに、圧力を５ＭＰａ未満に設定したときは接合不良となり、他方、３００ＭＰａを越えて設定したときは接合性が飽和に達すると共に、設備が高価となって経済的でない。 Incidentally, when the bonding temperature is set to less than 500 ° C., the bonding is poor. On the other hand, when the bonding temperature is set to exceed 640 ° C., the melting points (for example, 644 ° C.) of one and the other alloy materials 2 and 3 which are the base materials are obtained. As a result, there is a risk of deformation or melting due to softening of the base material. Furthermore, when the pressure is set to less than 5 MPa, poor bonding occurs. On the other hand, when the pressure is set to exceed 300 MPa, the bondability reaches saturation and the equipment is expensive, which is not economical.

このようにベリリウムアルミニウム合金の接合体１の製造方法によれば、ホットプレスまたはＨＩＰ処理を、５００℃からインサート材４の融点以下の固相接合温度域で行うようにしたので、インサート材４は溶融することなく固相状態を維持することができ、これにより溶融状態に比べて接合時の両ベリリウムアルミニウム合金材２、３の相互位置をあるいは／および位置ずれのない状態で精確に維持することができる。 As described above, according to the method for manufacturing the bonded body 1 of beryllium aluminum alloy, the hot pressing or the HIP treatment is performed in the solid phase bonding temperature range from 500 ° C. to the melting point of the insert material 4. The solid state can be maintained without melting, and thereby, the mutual position of the two beryllium aluminum alloy materials 2 and 3 at the time of joining can be accurately maintained in a state where there is no misalignment or at the time of joining. Can do.

因みに、インサート材４が溶融して液相となる温度で母材の融点以下の温度域における接合においても強固な接合強度を得ることができるが、この場合には、接合時に液層が必ず接合界面に残るよう、あるいは／および均等荷重が実現できるような接合方案を考慮する必要があり、難しい接合が強いられる。 Incidentally, it is possible to obtain a strong bonding strength even in the bonding in the temperature range below the melting point of the base material at the temperature at which the insert material 4 is melted to become a liquid phase. In this case, the liquid layer is always bonded at the time of bonding. It is necessary to consider a joining method that can remain at the interface and / or realize a uniform load, which makes difficult joining difficult.

また、固相接合温度域では、インサート材４の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理すると、一のベリリウムアルミニウム合金材２と他のベリリウムアルミニウム合金材３との接合面は、表面の酸化物層が還元され接合面の金属―金属接合が実現する、あるいは、界面に薄い複合反応層を生ずるなどのメカニズムにより、Ｂｅ−ＡｌおよびＡｌ−Ａｌ層間の拡散接合が効率良く進行し、この拡散接合に起因して両ベリリウムアルミニウム合金材２、３は強固に面接合される。 In the solid-phase bonding temperature range, when hot pressing or HIP treatment is performed with the insert material 4 interposed, the bonding surface between one beryllium aluminum alloy material 2 and another beryllium aluminum alloy material 3 becomes a surface oxide layer. Is reduced to realize metal-metal bonding on the bonding surface, or a mechanism such as the formation of a thin composite reaction layer at the interface, and diffusion bonding between the Be-Al and Al-Al layers proceeds efficiently. As a result, both beryllium aluminum alloy materials 2 and 3 are firmly surface-bonded.

さらに、ホットプレス時の加熱雰囲気としては、大気下でも良いが、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気の方が望ましく、真空雰囲気が最も好適に適合する。
特に真空度は、好ましくは１Ｐａ以下、より好ましくは６ｘ１０^-1Ｐａ以下とすることにより、母材や接合材の酸化を防ぎ、また接合性、接合安定性が高められる。 Furthermore, the heating atmosphere during hot pressing may be air, but an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon is desirable, and a vacuum atmosphere is most suitable.
In particular, when the degree of vacuum is preferably 1 Pa or less, more preferably 6 × 10 ⁻¹ Pa or less, the base material and the bonding material are prevented from being oxidized, and the bonding property and bonding stability are improved.

また、接合体１は、接合後さらに接合部Ａを跨ぐ加工をする場合でも、接合部Ａの剥離を防いで、容易に加工することができる。すなわち、接合体１においては、接合後さらに接合部Ａを跨いで、合金材２の底部２ｂおよび合金材３の端面３ｂを面一にするため切削加工する必要があるが、この場合でも接合部Ａの剥離を防ぐことができる。 Further, the bonded body 1 can be easily processed by preventing the bonded portion A from being peeled off even when the bonded portion A is further processed after the bonding. That is, in the joined body 1, it is necessary to perform cutting work so that the bottom 2 b of the alloy material 2 and the end surface 3 b of the alloy material 3 are flush with each other across the joint A after joining. A can be prevented from peeling off.

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.

試料としては、寸法がそれぞれＬ５０ｍｍｘＷ５０ｍｍｘｔ５０ｍｍのベリリウムアルミニウム合金を用いた。 As a sample, a beryllium aluminum alloy having dimensions of L50 mm × W50 mm × t50 mm was used.

ホットプレス法では、試料をアセトンで洗浄した後、試料間にインサート材を挿入し、その後このインサート材介挿試料に対して所定の温度と圧力を加えてホットプレスを行った。加熱は真空下で実施した。 In the hot press method, after a sample was washed with acetone, an insert material was inserted between the samples, and then a predetermined temperature and pressure were applied to the insert material-inserted sample to perform hot press. Heating was performed under vacuum.

ＨＩＰ処理法の場合は、試料をアセトンで洗浄した後、試料間にインサート材を挿入し、その後このインサート材介挿試料を肉厚１．５ｍｍの軟鋼のケーシングに入れ、真空下で脱気し、かつ溶接封口処理をした後、所定の温度と圧力でＨＩＰ処理を行った。 In the case of the HIP processing method, after the sample is washed with acetone, an insert material is inserted between the samples, and then the insert material-inserted sample is placed in a 1.5 mm thick mild steel casing and deaerated under vacuum. And after performing the welding sealing process, the HIP process was performed at a predetermined temperature and pressure.

その後、各処理法から得られた各接合体から、ＪＩＳＺ２２０１１４Ａの引張り試験片を切り出して引張強度を測定した。得られた結果を表１に示す。 Thereafter, a tensile test piece of JIS Z2201 14A was cut out from each joined body obtained from each treatment method, and the tensile strength was measured. The obtained results are shown in Table 1.

実施例１
ベリリウムアルミニウム合金：Ｂｅ−３８％Ａｌ
インサート材：厚み０．１２ｍｍのＢＡ４００４
処理法：ホットプレス
接合温度：５５０℃
実施例２
ベリリウムアルミニウム合金：Ｂｅ−３８％Ａｌ
インサート材：厚み０．１２ｍｍのＢＡ４００４
処理法：ホットプレス
接合温度：５８０℃
実施例３
ベリリウムアルミニウム合金：Ｂｅ−３８％Ａｌ
インサート材：厚み０．１２ｍｍのＢＡ４００４
処理法：ＨＩＰ処理
実施例４
ベリリウムアルミニウム合金：Ｂｅ−３８％Ａｌ
インサート材：厚み０．１２ｍｍのＢＡ４００４の皮材／厚み１．５ｍｍの芯材からなるクラッド材
処理法：ホットプレス
実施例５
ベリリウムアルミニウム合金：Ｂｅ−６０％Ａｌ
インサート材：厚み０．１２ｍｍのＢＡ４００４
処理法：ホットプレス
実施例６
ベリリウムアルミニウム合金：Ｂｅ−８０％Ａｌ
インサート材：厚み０．１２ｍｍのＢＡ４００４
処理法：ホットプレス
比較例１
接合温度：４５０℃
接合温度が相違するだけで、他の接合条件は実施例１、２と同様にした。 Example 1
Beryllium aluminum alloy: Be-38% Al
Insert material: BA4004 with a thickness of 0.12 mm
Treatment method: Hot press Joining temperature: 550 ° C
Example 2
Beryllium aluminum alloy: Be-38% Al
Insert material: BA4004 with a thickness of 0.12 mm
Treatment method: Hot press Joining temperature: 580 ° C
Example 3
Beryllium aluminum alloy: Be-38% Al
Insert material: BA4004 with a thickness of 0.12 mm
Treatment method: HIP treatment
Example 4
Beryllium aluminum alloy: Be-38% Al
Insert material: 0.12 mm thick BA4004 skin / 1.5 mm thick clad material Processing method: Hot press
Example 5
Beryllium aluminum alloy: Be-60% Al
Insert material: BA4004 with a thickness of 0.12 mm
Processing method: Hot press
Example 6
Beryllium aluminum alloy: Be-80% Al
Insert material: BA4004 with a thickness of 0.12 mm
Processing method: Hot press
Comparative Example 1
Joining temperature: 450 ° C
Other bonding conditions were the same as in Examples 1 and 2 except that the bonding temperature was different.

比較例２
実施例１、２のベリリウムアルミニウム合金母材
比較例３
インサート材：不使用
インサート材を使用しない点が相違するだけで、他の接合条件は実施例３と同様にした。 Comparative Example 2
Beryllium aluminum alloy base material of Examples 1 and 2
Comparative Example 3
Insert material: Non-use Only the point which does not use an insert material is different, and other joining conditions were made to be the same as that of Example 3.

比較例４
インサート材：不使用
処理法：ろう付け
実施例１、２、３のベリリウムアルミニウム合金材同士を特殊ろう材を用いてろう付けした。 Comparative Example 4
Insert material: Not used Treatment method: Brazing The beryllium aluminum alloy materials of Examples 1, 2, and 3 were brazed using a special brazing material.

比較例５
実施例５のベリリウムアルミニウム合金母材
比較例６
実施例６のベリリウムアルミニウム合金母材 Comparative Example 5
Beryllium aluminum alloy base material of Example 5
Comparative Example 6
Example 6 Beryllium aluminum alloy base material

表１より明らかなように、実施例１〜６の接合体は、その引張強度（ＭＰａ）がいずれも母材強度の９割以上の高い引張強度を示しているのに対して、比較例３の接合体は、その引張強度（ＭＰａ）が精々母材強度の８割程度で、他の比較例１、４では、その引張強度（ＭＰａ）が母材強度の５割以下である。これにより、この発明によれば、接合強度（引張強度）が高く接合信頼性に優れたベリリウムアルミニウム合金の接合体を製造することができることが理解できる。 As is apparent from Table 1, the bonded bodies of Examples 1 to 6 have a tensile strength (MPa) that is 90% or more of the base material strength, whereas Comparative Example 3 In the other bonded examples 1 and 4, the tensile strength (MPa) is less than 50% of the base material strength. Thereby, according to this invention, it can be understood that a bonded body of beryllium aluminum alloy having high bonding strength (tensile strength) and excellent bonding reliability can be manufactured.

ホットプレスにより製造される接合体（実施例１、２）は、接合温度が５５０℃を越えると接合強度が母材強度付近で飽和に達するが、接合温度が５００℃未満（比較例１、４５０℃）のときは引張強度が極端に低下する（比較例１、５０ＭＰａ）。実施例１、２の引張強度は、母材（比較例２）の引張強度（３００ＭＰａ）の９割以上の２９５ＭＰａ、２９７ＭＰａを示している。 In the joined bodies manufactured by hot pressing (Examples 1 and 2), when the joining temperature exceeds 550 ° C., the joining strength reaches saturation near the base material strength, but the joining temperature is less than 500 ° C. (Comparative Examples 1, 450). C.), the tensile strength is extremely reduced (Comparative Example 1, 50 MPa). The tensile strengths of Examples 1 and 2 indicate 90% or more of 295 MPa and 297 MPa of the tensile strength (300 MPa) of the base material (Comparative Example 2).

ＨＩＰ処理により製造される接合体（実施例３）は、ホットプレスによる接合体（実施例１、２）と略同等の引張強度（２９８ＭＰａ）となっている。これによりホットプレスとＨＩＰ処理とは、処理法の相違による引張強度の相違は認められない。 The joined body (Example 3) manufactured by the HIP process has a tensile strength (298 MPa) substantially equal to the joined body (Examples 1 and 2) obtained by hot pressing. Thereby, the difference in tensile strength by the difference in a processing method is not recognized by hot press and HIP processing.

ＨＩＰ処理では、インサート材の有無による接合強度の相違が認められ、インサート材無しで得られる接合体（比較例３）は、インサート材の介挿下で得られる接合体（実施例３）よりも低い引張強度（２５２ＭＰａ）を示す。 In the HIP treatment, a difference in bonding strength due to the presence or absence of the insert material is recognized, and the bonded body obtained without the insert material (Comparative Example 3) is more than the bonded body obtained under the insertion of the insert material (Example 3). A low tensile strength (252 MPa) is exhibited.

また、ろう付けで得られる接合体（比較例４）は、母材（比較例２）の５割以下の引張強度（１２０ＭＰａ）となっており、インサート材無しでＨＩＰ処理される接合体（比較例３）よりも低い接合強度となっている。 Moreover, the joined body (Comparative Example 4) obtained by brazing has a tensile strength (120 MPa) that is 50% or less of the base material (Comparative Example 2), and is a joined body that is HIP treated without an insert material (Comparative). The bonding strength is lower than in Example 3).

また、インサート材としてクラッド材を用いて得られる接合体（実施例４）は、他の実施例１、２と略同等の引張強度（２８８ＭＰａ）となっており、インサート材の相違による接合強度の相違は認められなかった。 In addition, the joined body (Example 4) obtained by using the clad material as the insert material has a tensile strength (288 MPa) substantially equal to that of the other Examples 1 and 2, and the joint strength due to the difference in the insert material. There was no difference.

さらに、実施例５、６は、それぞれ比較例５、６の合金母材を用いて得られる接合体である。比較例５は、アルミニウム含有量６０ｗｔ％のベリリウムアルミニウム合金母材で、比較例６は、アルミニウム含有量８０ｗｔ％のベリリウムアルミニウム合金母材であり、その引張強度はそれぞれ２００ＭＰａ、１５０ＭＰａとなっており、アルミニウム含有量が増加するにつれて引張強度の低下が認められる。この場合でも実施例５、６は、いずれも各母材強度の９割以上の高い引張強度を示している。 Furthermore, Examples 5 and 6 are joined bodies obtained using the alloy base materials of Comparative Examples 5 and 6, respectively. Comparative Example 5 is a beryllium aluminum alloy base material having an aluminum content of 60 wt%, Comparative Example 6 is a beryllium aluminum alloy base material having an aluminum content of 80 wt%, and the tensile strength is 200 MPa and 150 MPa, respectively. A decrease in tensile strength is observed as the aluminum content increases. Even in this case, Examples 5 and 6 each show a high tensile strength of 90% or more of the strength of each base material.

本発明の一実施形態としてのベリリウムアルミニウム合金の接合体を示し、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿う部分断面図である。FIG. 2 shows a bonded body of beryllium aluminum alloy as one embodiment of the present invention, in which (a) is a front view of the main part, and (b) is a partial cross-sectional view taken along line Ib-Ib of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１接合体（ベリリウムアルミニウム合金の接合体）
２一の合金材（一のベリリウムアルミニウム合金材）
３他の合金材（他のベリリウムアルミニウム合金材）
４インサート材
Ａ接合部 1 Bonded body (Beryllium aluminum alloy bonded body)
2 One alloy material (One beryllium aluminum alloy material)
3 Other alloy materials (other beryllium aluminum alloy materials)
4 Insert material A Joint

Claims

一のベリリウムアルミニウム合金材と他のベリリウムアルミニウム合金材とが、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材の介挿下でホットプレスまたはＨＩＰ処理により接合されていることを特徴とするベリリウムアルミニウム合金の接合体。 One beryllium aluminum alloy material and another beryllium aluminum alloy material are inserted into an Al-Si-Mg alloy, an Al-Mg alloy, or an insert material made of a cladding material of these alloys having Al as a core material. A bonded body of beryllium aluminum alloy, which is bonded by hot pressing or HIP processing.

一のベリリウムアルミニウム合金材と他のベリリウムアルミニウム合金材とをホットプレスまたはＨＩＰ処理により接合するに際し、前記両ベリリウムアルミニウム合金材間に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、あるいはＡｌを芯材とするこれら合金のクラッド材からなるインサート材を介挿させることを特徴とするベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法。 When one beryllium aluminum alloy material and another beryllium aluminum alloy material are joined by hot pressing or HIP treatment, an Al-Si-Mg alloy, an Al-Mg alloy, or Al is used between the two beryllium aluminum alloy materials. A method for producing a bonded body of beryllium aluminum alloy, wherein an insert material made of a clad material of these alloys with a core material is inserted.

請求項２に記載のベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法であって、
前記ホットプレスまたはＨＩＰ処理は、５００℃から前記インサート材の融点以下の固相接合温度域で行うことを特徴とするベリリウムアルミニウム合金の接合体の製造方法。
A method for producing a bonded body of beryllium aluminum alloy according to claim 2,
The method for producing a bonded body of beryllium aluminum alloy, wherein the hot pressing or HIP treatment is performed in a solid phase bonding temperature range from 500 ° C. to a melting point of the insert material or less.